国内首款1.6Tb/s硅光互连芯片完成研制

原创文章 发布人:YYJT 发布时间:2021-12-27 14:09

国家信息光电子创新中心(NOEIC)、鹏城实验室、中国信息通信科技集团光纤通信技术和网络国家重点实验室,在国内率先完成了1.6Tb/s硅基光收芯片的联合研制和功能验证,实现了我国硅光芯片技术向Tb/s级的首次跨越。研究人员分别在单颗硅基光发射芯片和硅基光接收芯片上集成了8个通道高速电光调制器和高速光电探测器,每个通道可实现200Gb/s PAM4高速信号的光电和电光转换,最终经过芯片封装和系统传输测试,完成了单片容量高达8×200Gb/s光互连技术验证。该工作刷新了国内此前单片光互连速率和互连密度的最好水平,展现出硅光技术的超高速、超高密度、高可扩展性等突出优势,为下一代数据中心内的宽带互连提供了可靠的光芯片解决方案。 2-21122G41033U6.jpg

此前,国际上也仅有英特尔在2020年展示了1.6Tbps的光子引擎,基于英特尔硅光平台上设计和制造,可提供四个400GBase-DR4接口。NOEIC一直致力于推动高端光电子芯片的技术演进、国内首产和产业转化。近年来,在超高速光收发芯片技术上获得持续突破,相继研制出一系列新型的超100Gbaud硅光调制器和探测器成果,先后在Nature Communications、IEEE JSSC、ECOC PDP、ACP PDP上发布,并入选“中国光学十大进展”、“中国半导体十大研究进展”,面向Tb/s光模块作出了充分的技术储备。NOEIC同时积极参与和推动相关标准制定工作,牵头中国通信标准化协会(CCSA)“100GBaud及以上高速光收发器件研究”、“800G光收发合一模块:4×200G”标准,为我国高速光模块行业标准制定贡献力量。国家信息光电子创新中心将继续联合国内优势单位,共同完成相关技术验证和产业转化等工作,力争为我国信息光电子行业提速升级、快速占据产业制高点提供有力支撑。
   硅光市场快速增长,400G模块已进入商用,随着数据中心网络拓扑结构的持续升级演进,使得数据中心光互连解决方案朝着更高速率、更低功耗、更低成本的方向发展。在未来,数据中心的流量会越来越大,复杂性也会越来越高,这必然会引起技术层面的创新。而硅光技术正是面向数据中心场景下的创新方向之一,以其材料特性以及CMOS工艺的先天优势,能够很好的满足数据中心对高速率、低成本、低功耗等需求。

根据硅光子产业发展规划,硅光模块产业已经进入快速发展期,2022年,硅光子技术在每秒峰值速度、能耗、成本方面将全面超越传统光模块。当前来看,硅光模块的工艺难度大,封装成本较高,在1.5~2美元/GB。但是传统光模块的成本在1+美元/GB,难以进一步降低,而硅光模块的成本理论上有望降至0.3美元/GB,在规模量产情况下具有极强的成本优势。800G OSFP光模块已经在800G交换机上进行了测试,显示出良好的性能。随着此次国内完成了1.6Tb/s硅基光收芯片的联合研制和功能验证,使得我国的硅光技术上实现更大的突破。